Thèse de Simonne Guilbert

Thèse Simonne Guilbert - laboratoire LOA

Comparaisons des flux radiatifs POLDER / PARASOL et CERES / AQUA : amélioration des flux visibles POLDER / PARASOL

Résumé :

Dans le contexte actuel du changement climatique, il est essentiel de bien caractériser et de pouvoir suivre dans le temps le bilan d’énergie radiative terrestre au sommet de l’atmosphère et à la surface.
Du point de vue de la mesure, obtenir une estimation correcte du bilan radiatif passe par la détermination précise des flux radiatifs solaire et infra-rouge. L’objectif de cette thèse est d’étudier les flux radiatifs solaires obtenus à partir du radiomètre français POLDER embarqué sur le microsatellite PARASOL du CNES. Une première partie des travaux de thèse présentés consiste à comparer les produits opérationnels actuels de POLDER avec les flux de référence obtenus par les radiomètres à large bande spectrale CERES sur les plates-formes spatiales américaines Aqua et Terra.
La comparaison est faite sur deux périodes, la première pour laquelle nous disposons de mesures coïncidentes (2005-2009), et la seconde qui correspond à une période de dérive du satellite PARASOL (2010-2013). Nous montrons que cette dérive a eu un impact direct sur les observations, avec des répercussions sur les flux calculés. En effet, sur la période de coïncidence des mesures les flux POLDER sont très proches des flux CERES pour deux des produits étudiés (SSF1deg, SYN1deg) avec des différences relatives inférieures à 2% jusqu’en décembre 2009. Après cette date, la différence relative augmente. Un effet de compensation terres/océans est par ailleurs mis en évidence.
Les résultats obtenus suite à cette comparaison nous ont menés à étudier plus particulièrement la composante de l’algorithme qui permet d'obtenir les moyennes mensuelles des flux POLDER. Celle-ci concerne l’extrapolation diurne, utilisée pour obtenir des estimations de l’albédo à toutes les heures de la journée à partir d’une seule observation en utilisant des modèles qui dépendent de la scène obsrevée. Les modèles utilisés actuellement sont issus de quatre mois d’observations POLDER-1 (1996-1997) et nous avons décidé de mettre à profit les données obtenues sur l’ensemble de la mission PARASOL pour améliorer ces modèles. Les flux solaires obtenus avec les nouveaux modèles présentent moins de dépendance à la dérive au-dessus des océans mais une tendance encore visible au-dessus des terres. Ces résultats nous ont amenés à proposer plusieurs pistes d’amélioration, principalement en augmentant le nombre de modèles POLDER.

Ces travaux, basés sur les mesures de POLDER qui a cessé de fonctionner en décembre 2013 mais dont les données sont disponibles, seront en grande partie réutilisables pour le futur radiomètre multispectral, multi-angulaire et polarisé 3MI, développé par l’ESA et EUMETSAT et qui sera embarqué sur la prochaine mission spatiale opérationnelle EPS-SG d’EUMETSAT à partir de 2024 pour une durée d’environ 20 ans.

Mots - clés : Bilan radiatif,Flux visibles,Flux radiatifs,Nuages,POLDER